Esercizi Fisica tecnica

Esercizio 3 (Esame del 20/07/2011)

Una portata di aria esterna di 6.000.000 l/h viene miscelata, prima di entrare in una Unità di Trattamento Aria (UTA),

con una portata di 0,83 kg/s di aria di ricircolo. Le condizioni esterne sono te = 36°C, U = 65%, mentre le condizioni in

Re

ambiente sono t = 25 °C e U = 50%. La portata d’aria in uscita dalla UTA ha una temperatura t = 19°C e un’umidità

a Ra u

relativa U = 45%.

Ru

a) Tracciare qualitativamente, ma in modo chiaro e inequivocabile, il diagramma psicrometrico di Mollier con le

trasformazioni subite dall’aria nella UTA.

b) Calcolare, col metodo analitico, l’entalpia specifica, il titolo e la temperatura dell’aria prima del suo ingresso

nella UTA.

c) Calcolare, utilizzando il diagramma di Mollier, la temperatura di rugiada e la temperatura di bulbo umido della

miscela.

d) Calcolare le potenze termiche scambiate nella UTA.

e) Calcolare la portata di acqua di deumidificazione.

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Esercizio 4 3

Una portata d’aria esterna di 3000 m /h, alla temperatura di 30°C e 80% di umidità relativa, viene miscelata con una

3

portata d’aria di ricircolo di 1800 m /h, alla temperatura di 28°C e umidità relativa del 50%. Successivamente, la miscela

viene incanalata, per il raffreddamento con deumidificazione, in una batteria di raffreddamento della potenza di 60,8

3

kW. Viene infine post-riscaldata fino alla temperatura di 24°C. Si consideri una densità dell’aria di 1,14 kg/m . Si

calcolino, analiticamente e tramite diagramma di Mollier.

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Esercizio 5

Un impianto di climatizzazione a tutt’aria deve trattare una portata di 2 kg/s di aria esterna, alla temperatura di 4°C e

umidità relativa del 30%, per portarla alle condizioni di immissione in ambiente (temperatura di 21°C). L’aria esterna

viene fatta passare nella prima batteria dove viene riscaldata fino a 24°C e successivamente nella sezione in cui subisce

un processo di saturazione adiabatica che la porta ad avere un titolo di 0,0077 kg /kg . L’aria viene infine riscaldata

v a

tramite una batteria di post-riscaldamento fino alle temperature di immissione in ambiente. Ipotizzando che il processo

si verifichi alla pressione atmosferica si calcoli per via analitica e con l’ausilio del diagramma di Mollier.

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Esercizio 6 3

Si determinino le portate in massa di aria secca, vapore e aria umida di una portata in volume d’aria umida di 1000 m /h

avente temperatura t = 20 °C e umidità relativa φ = 50 %. La pressione atmosferica è quella al livello del mare (101325

Pa). (R*v=287.2 J/KgK e R*a=461.9J/KgK)

Esercizio 7

Due portate di aria a pressione atmosferica (101325 Pa) caratterizzate dalle seguenti condizioni termoigrometriche:



• t1 = 26 °C 1 = 50 %,



• t2 = 7 °C 2 = 80 %,

vengono miscelate ottenendo aria a 20 °C. Si calcoli:

a) entalpia specifica e titolo igrometrico delle due portate

b) umidità relativa della miscela (tramite Mollier)

c) rapporto fra le due portate

d) temperatura di rugiada dell’aria miscelata (tramite Mollier).

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Esercizio 8 1

Si deve sottrarre vapore ad una portata di aria caratterizzata da una temperatura t1 = 26 °C e una umidità relativa =

50%, mediante una batteria fredda, in modo da dimezzarne il titolo.

Sapendo che la portata d’aria secca vale 2700 kg/h, calcolare:

a) le condizioni finali dell’aria (temperatura e umidità relativa)

b) la potenza frigorifera della batteria

c) la portata d’acqua condensata

d) la portata in volume dell’aria umida

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Esercizio 9

A quali trasformazioni si deve sottoporre dell’aria satura a – 4 °C (punto 1) al livello del mare per portarla a 20 °C col

50% di umidità relativa (punto 2). Si calcoli:

a) il grado igrometrico e l’entalpia all’inizio e alla fine delle trasformazioni) e nel caso in cui la portata di aria umida

trattata sia 3000 m3 /h

b) la potenza termica fornita (con ausilio del diagramma di Mollier)

c) la portata d’acqua immessa Corso di FISICA TECNICA AMBIENTALE

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Esercizio 10 

Una portata di aria di 600 m3 /h le cui condizioni termoigrometriche sono t = 15 °C = 50 % viene fatta passare

1

attraverso un condizionatore, dove viene riscaldata da una batteria alimentata da una portata di acqua di 100 kg/h con

temperatura in entrata t = 80 °C e umidificata in una batteria di umidificazione ad acqua nebulizzata. Sapendo che

e 2

all’uscita le condizioni termoigrometriche sono t2 = 20 °C e = 50% si calcoli:

a) la portata in massa dell’aria secca

b) la quantità di acqua immessa ogni ora

c) il calore fornito dalla batteria di riscaldamento in un’ora

d) la temperatura di uscita dell’acqua calda dalla batteria di riscaldamento

[Ai fini del calcolo del punto a) si sappia che la costante di elasticità dell’aria R*= 287 J/kgK].

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Esercizio 11

Si abbia una portata di d’aria di 0,5 kg/s a 24 °C e 50 % di umidità relativa. Determinare la potenza termica sensibile che

bisogna fornire alla corrente d’aria per aumentare la sua temperatura di bulbo secco di 6 °C e calcolare analiticamente

l'umidità relativa dopo la trasformazione. Corso di FISICA TECNICA AMBIENTALE

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Esercizio 12

In un locale di 300 m3 l’aria si trova inizialmente alla temperatura di 31 °C con una umidità relativa pari al 50%. Con un

condizionatore si porta l’aria interna alla temperatura di 24 °C mantenendo costante il valore dell’umidità relativa.

Supponendo che le pareti del locale siano adiabatiche, determinare:

a) il calore complessivo che dovrà sottrarre all’ambiente il condizionatore

b) la quantità di acqua precipitata durante il processo di deumidificazione

c) la potenza frigorifera che dovrà avere il condizionatore nell’ipotesi in cui si voglia portare l’ambiente interno

“a regime” in 30 minuti. Corso di FISICA TECNICA AMBIENTALE

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Esercizio 13

Una corrente d'aria alla pressione di 1 bar nelle condizioni:

t = 30°C; φ = 0,8

1 1

e di portata ġ = 0,4 kg/s deve essere portata nelle condizioni:

t = t = 30°C; φ = 0,3.

3 1 3

Si vuole ottenere questo risultato trattando l'aria successivamente in due scambiatori. Nel primo l'aria viene raffreddata

perché perda umidità per condensazione sino a raggiungere l'umidità associata finale desiderata; nel secondo l'aria

viene riscaldata fino alla temperatura finale t . Rappresentare le trasformazioni sul piano psicrometrico di Mollier della

3

figura. Calcolare il flusso termico da sottrarre nella prima fase e quello da somministrare nella seconda; calcolare inoltre

la portata dell'acqua liquida da scaricare. Corso di FISICA TECNICA AMBIENTALE

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Esercizio 14 (da Esercizi Oliaro-Serra n°15)

Si determini, con l’ausilio di un diagramma di Mollier, l’entalpia dell’aria umida ad una temperatura di 25 °C ed una

umidità assoluta di 0,012 kg /kg . Supponendo quindi di operare su tale aria una trasformazione di raffreddamento e

v a

deumidificazione corrispondente ad un salto entalpico di 15 kJ/kg e una differenza di umidità specifica di 0,002 kg /kg

v a

si determini la temperatura corrispondente allo stato finale, l’umidità specifica e la quantità di vapore acqueo

condensato per ogni kg di aria secca. Corso di FISICA TECNICA AMBIENTALE

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Esercizio 15 (da Esercizi Oliaro-Serra n°18)

Si consideri una miscela di aria e vapore d’acqua alla pressione atmosferica, avente una temperatura di 27 °C al bulbo

secco ed una temperatura di 19 °C al bulbo umido. Si determini l’umidità specifica e l’umidità relativa.

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Esercizio 16 (da Esercizi Oliaro-Serra n°23)

In un ambiente vengono immessi due flussi (1 e 2) di aria umida; il flusso 1 ha una portata di aria secca m di 2000 kg/h,

a1

una temperatura t di 30 °C ed un’umidità relativa pari a 0.5; il flusso 2 ha una portata di aria secca m di 1000 kg/h,

1 a2

una temperatura t di 10 °C ed un’umidità relativa pari a 0.2. I due flussi si mescolano e ricevono dall’esterno 4500

2

kcal/h; la pressione è considerabile uniforme e pari a 1 atm. Calcolare la temperatura e l’umidità relativa del flusso

uscente. Corso di FISICA TECNICA AMBIENTALE

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Esercizio 17 (Esame del 14/02/2013) 3

Prima di entrare in un’unità di trattamento aria, una portata di aria esterna di 5000 m /h viene miscelata con una portata

3

di aria di ricircolo di 3000 m /h. Le condizioni dell’aria esterna sono t = 34°C e UR = 70%, mentre le condizioni dell’aria

e e

nell’ambiente interno sono t = 22°C e UR = 60%. Sapendo che l’aria in uscita dalla UTA presenta una temperatura di

i i

20°C e un’umidità relativa del 40%, si chiede di tracciare sul diagramma psicrometrico di Mollier, in modo chiaro ed

inequivocabile, le trasformazioni subite dalla portata d’aria di miscela nella UTA, e calcolare:

a) l’umidità specifica, l’entalpia specifica e la temperatura della portata d’aria di miscela al suo ingresso nella

UTA;

b) le potenze termiche scambiate nella UTA;

c) la portata di acqua di deumidificazione.

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Esercizio 18 (Tema d’esame) 3

Una portata d’aria esterna di 10 m /min entra in un condizionatore a 30°C e umidità relativa dell’80% ed esce alla

temperatura di 14°C in condizioni di saturazione.

a) Si calcoli la potenza termica scambiata. 3

La portata in uscita dal condizionatore viene miscelata adiabaticamente con una portata d’aria esterna di 20 m /min a

30°C e 60% di umidità relativa.

b) Si determ